AKILLI ŞEBEKELER TÜRKİYE VE DÜNYA’YA GENEL BAKIŞ Sedat ERSÖZ Çankırı Karatekin Üniversitesi

Özet Bu çalışmanın konusu, akıllı şebekeler Türkiye ve Dünyadaki uygulanabilirliği açısından incelenmesi üzerinedir. Bu kapsamda, Türkiye’deki mevcut enerji üretim ve tüketim durumu, enerji üretim kaynaklarının şebekedeki oranları, enerji dağıtımında ise tüketimin anlık olarak izlenmesi ve yük dengelenmesi Akıllı şebekelerle ilgili olarak yapılanlar ve planlamalar Akıllı şebeke alt yapısının oluşturulabilmesi açısından Türkiye’de yapılması gerekenler 07.04.2017

Giriş Yeni enerji sistemlerinin uyarlanabilir, tüketici ile etkileşimli ve gerçek zamanlı olarak izlenip kontrol edilebilen bir yapıda olması planlanmaktadır. Bu kapsamda “akıllı şebekeler (smart grids)” kavramı gündeme gelmiştir. Bu şebeke modeli ile daha verimli ve etkin bir enerji yönetim sistemi hedeflenmektedir. 07.04.2017

Giriş Akıllı şebeke uygulamaları kapsamında, mevcut halde enerji dağıtım sistemlerinde otomatik sayaç okuma/izleme ile enerji dağıtım ve yönetim uygulamaları kullanılmaya başlamıştır. Bu sayede, kayıp/kaçak oranının daha da azaltılması, enerji kalitesinin yükseltilmesi ve kesinti sürelerinin en aza indirilmesi hedeflenmektedir. 07.04.2017

Akıllı Şebekeler Akıllı şebeke, tüketicinin talebi ile üreticinin arzı arasındaki dengeyi çift yönlü haberleşerek sürekli izleyen ve kontrol eden bir enerji yönetim sistemi olarak tanımlanabilir. Akıllı şebekeler, kendisine bağlı tüm kullanıcılara verimli, sürekli, ekonomik ve güvenilir elektrik enerjisi sağlamak amacıyla çalışacak bir elektrik şebekesidir. 07.04.2017

Akıllı Şebekeler Bu sistem sayesinde akıllı ev otomasyon projeleri ile tüketicinin elektrik sistemindeki işletme optimizasyonunda da kendi rollerini oynama imkânı tanınabilmektedir. Böylece tüketiciler daha dinamik fiyatlandırma otomasyonu ile elektrik satın alabilecek ve akıllı şebekelerin fiyat sinyallerine göre tüketim alışkanlıklarını uyarlayabileceklerdir. 07.04.2017

Akıllı Şebeke Sisteminin Elemanları Akıllı şebeke sistemi enerjinin üretilmesinden tüketilmesine kadar geçen sürecin her noktasında bulunmalıdır. Bu süreçler; enerjinin üretimi, iletimi ve dağıtımı, akıllı ölçüm sistemleri, akıllı uygulamalar, akıllı yönetim ve kontrol sistemi tüketici davranışları 07.04.2017

Akıllı Şebekelerin Klasik Şebekelere Göre Avantajları Tüketicilere daha kapsamlı bilgi ve enerji tüketim tarifeleri sunabilir. Akıllı ev otomasyon projelerinin hayata geçirilebilmesine olanak sağlayarak tüketicinin elektrik sistemindeki işletme optimizasyonunda kendi rollerini oynama imkânı tanınabilir. Tüketiciler daha dinamik fiyatlandırma ile elektrik satın alabilir. 07.04.2017

Akıllı Şebekelerin Klasik Şebekelere Göre Avantajları İletim ve dağıtım altyapısının iyileştirilmesine ve geliştirilmesine katkıda bulunabilir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin daha kolay ve hızlı bir şekilde enterkonnekte sisteme entegre edilebilmesine olanak sağlayabilir. Sistemin ihtiyaç duyacağı enerji yatırımları, elde edilen ölçümler ve analizler sayesinde daha iyi planlanabilecektir. 07.04.2017

Akıllı Şebekenin Klasik Şebekelere Göre Avantajları Elektrikli araçlar için sağlam bir altyapı oluşturabilecektir. Düşük kullanım maliyetlerinin yanı sıra üretim yönetim sistemine de büyük kolaylıklar sağlayarak mevcut kapasite daha etkin ve doğru bir şekilde kullanılabilecektir. 07.04.2017

Akıllı Şebekenin Klasik Şebekelere Göre Avantajları Elektrik tüketim oranları belirli noktalarda gerçek zamanlı olarak karşılaştırılarak elektrik kayıp-kaçak oranı azaltılabilecektir. Dağıtım ve iletim şirketlerine daha fazla şebeke yönetim imkânı sunabilecektir. 07.04.2017

Akıllı Şebeke Uygulamaları Üzerine Yapılan Çalışmalar İtalya, akıllı şebekeler ile ilgili olarak ilk adımı atan ülke olmuştur. 2000 yılında başlayıp 2005 yılında tamamlanan Telegestore projesi kapsamında 27 milyon adet sayaç uzaktan okunabilen akıllı sayaçlar ile değiştirilmiştir. ABD; Akıllı şebeke mevzuatı 2007 yılında yürürlüğe girmiştir. Bu yasa kapsamında, elektrik şebekesinin güvenliği, kalitesi ve verimliliğini sağlamak için hayata geçirilmesi gereken dijital bilgi ve kontrol teknolojileri, şebeke faaliyetleri ve kaynaklarının dinamik optimizasyonu, enerji verimliliğini ve talep tepkisini sağlayacak donanım ve uygulamaların şebekeye entegrasyonu konularında çalışmalar yapılması yasa kapsamında yer almıştır. 07.04.2017

Çin; Çin’in Akıllı Şebeke yol haritası, üç aşamada tanımlanmıştır: Brezilya; Brezilya’da 2012 itibariyle 1 milyonu aşkın uzaktan otomatik okumalı sayaç kurulumu yapılmıştır. Hindistan; 2008 yılında "Smart Grids India" konferansı ile ilk adım atılarak akıllı şebekeler üzerindeki çalışmalarını başlatmışlardır. 2020 yılına kadar 130 milyondan fazla akıllı sayacın kurulumu planlanmaktadır. Çin; Çin’in Akıllı Şebeke yol haritası, üç aşamada tanımlanmıştır: Planlama ve Pilot (2009-2010), Kurulum (2011-2015), Geliştirme (2016-2020)’dir. 07.04.2017

Japonya; yatırımlarına çok önceden başladığı için akıllı şebeke çalışmalarına, talep tarafında (home-side) devam etmektedir. 2010 yılında, 4 şehirde akıllı şebeke kapsamında akıllı şehir pilot uygulamalarına başlamışlardır. Güney Kore; Güney Kore hükümeti, 2030 yılına kadar akıllı şebeke uygulamasına tamamen geçmeyi planlamıştır. Bu yol haritasında, şebekenin uzaktan izlenebilmesi, akıllı evlerin enerji yönetimlerinin yapılabilmesi ve pilot araç şarj ünitelerinin kurulması gibi adımlar bulunmaktadır. Program tamamlandığında ise, şebekenin kendi kendini onarabilmesi, gerçek zamanlı fiyatlandırmanın mümkün kılınması ve enerji depolama cihazlarının yaygınlaştırılması gibi pek çok akıllı sistemi kapsaması beklenmektedir. 07.04.2017

Rusya; Rusya’da 1,5 milyonu aşkın apartman dairesi akıllı elektrik şebekesine bağlanmıştır. Dairelerin her birine, elektrik tüketiminin enerji şirketi tarafından kontrol edilmesine imkân veren sayaçlar kurulmuştur. Avustralya; elektrik dağıtım şirketlerine, tüketicilere akıllı sayaç bağlama zorunluluğu getirilmiştir. 07.04.2017

Mevcut ağları güçlendirme ve yükseltme, AB’nin yapmış olduğu toplantıda, 2020 yılı için iklim değişikliği ve enerji politikası hedefleri doğrultusunda elektrik altyapısının büyük bir dönüşüm gerektiği vurgulanmıştır. Bu dönüşüm; Mevcut ağları güçlendirme ve yükseltme, Şebeke güvenliğinin artırılması, İç enerji piyasasının geliştirilmesi, Enerji tasarrufu bilincini artırmak ve enerji verimliliğini geliştirmek, Yenilenebilir enerji üretimini artırarak sisteme entegre etmek büyük önem taşımaktadır. Bu hedeflere ulaşmak için yalnızca yeni hatlar ve trafolar inşa etmek yeterli değildir. Bilgi ve iletişim teknolojileri entegrasyonu ile tüm elektrik sistemini akıllı yapıya dönüştürmek gerekmektedir. 07.04.2017

Avrupa; Avrupa Birliği üye ülkelerinin akıllı şebeke yatırımları yapmaları teşvik edilmektedir. 2020 yılına kadar ise toplam 240 Milyon akıllı sayacın Avrupa genelinde aktif olması beklenmektedir. Fransa’da Ağustos 2010’da çıkan mevzuat ile birlikte 2016 yılının sonuna kadar ülkenin %95’ini kapsayacak şekilde akıllı sayaç kurulması hedeflenmektedir. İspanya, 2008 yılında çıkardığı yasa ile dağıtım şirketleri tarafından tüketicilerin kullandığı sayaçlar yerine, tüketicilere ek yük olmaksızın, akıllı sayaç yerleştirmelerini zorunlu kılmıştır. Bu yasa çerçevesinde, Endesa dağıtım şirketi 2010-2015 yılları arasında 13 milyon tüketicisine akıllı sayaç kurulumu yapacağını açıklamıştır. 07.04.2017

İngiltere, akıllı şebekelere geçiş için 2 aşamalı bir program uygulayacaktır. Programın ilk aşaması olan 2010-2015 yılları arasında akıllı şebeke tasarımının araştırılması ve gerçekleştirilmesi, 2015-2020 yılları arasında ise ikinci aşamasında olarak akıllı sayaç kullanımının yaygınlaştırılarak 2019 yılının sonuna kadar 50 milyon elektrik ve gaz akıllı sayacının sisteme entegre edilmesi hedeflenmektedir. Malta, akıllı şebeke uygulamasına başlayan ilk ülke olarak nitelendirilir. Malta devleti, vatandaşların elektriği ne zaman ve nasıl kullanılacaklarına ilişkin halkın eğitimine büyük önem vermiştir. Tüketiciler, 250.000 akıllı sayaç kurulumu ile elektrik tüketimleri gerçek zamanlı izlenerek daha uygun tarifelere yönlendirilmiş ve buna uyanlar ödüllendirilmiştir. 07.04.2017

Almanya, 2010 yılı itibarıyla ülkedeki tüm binaların akıllı ölçüm cihazlarıyla donatılmasına karar vermiş, 2011 itibarıyla da “Demand Response” ve “Time of Use” gibi programları kullanıcıya sunmuştur. Hükümet teşvikinin yanı sıra birçok sektör devi şirket ve Yello Strom gibi hizmet şirketlerinin katılımıyla Almanya’nın akıllı şebeke yatırımlarının 2020’ye kadar 40 milyar Euro’ya ulaşacağı öngörülüyor. 07.04.2017

Türkiye Elektrik Enerji Sisteminin Mevcut Durum Analizi Türkiye 2012 sonu itibariyle 57.071,5 MW kurulu güce sahiptir. Toplamda 771 santral ile üretilen enerji 55.000 km’yi aşan iletim hattı ile enerji ihtiyacını karşılamaktadır. Türkiye, ihtiyaç duyduğu elektrik enerjisinin %74’ünü termik kaynaklardan(doğalgaz, kömür vb. gibi fosil yakıtlar ile) sağlarken %26’lık kısmını ise hidrolik ve yenilenebilir enerji kaynaklarından (rüzgâr, güneş, jeotermal gibi) karşılamaktadır. Türkiye’de bulunan bütün elektrik üretim santralleri enterkonnekte sisteme bağlı olarak çalışmaktadır. Türkiye’nin mevcut kurulu gücü yıllık ortalama enerji ihtiyacını karşılayabilmesine rağmen anlık enerji talebini (Puant) karşılamakta yetersiz kalabilmektedir. 07.04.2017

Mevcut elektrik üretim sistemi enerji talebini, geçmiş yıllardaki talepler ile ekonomik büyüme gibi faktörleri dikkate alarak tahmine dayalı olarak karşılamaya çalışmaktadır. Türkiye mevcut enerji iletim sisteminde gerilim dalgalanmaları, frekans değişimleri ve aşırı yüklenme sonucu ortaya çıkan enerji kesintileri nedeniyle Avrupa iletim ve dağıtım sistemine (ENTSO-E) henüz tam olarak entegre edilememiştir. Bu sorunları çözmek için ulusal enerji yönetim merkezi kurularak belirli enerji nakil hatlarının primer tarafında enerji analizörleri kurularak enerji kalitesi izlenmiştir. Milli Güç Kalitesi İzleme Merkezi tarafından Türkiye iletim sistemi gerçek zamanlı olarak izlenerek sistemdeki olumsuzluklar gerekli müdahaleler ile giderilmeye çalışılmaktadır. Böylece ENTSO-E sistemine uyum sağlamak için gerekli enerji kalite standardı sağlanmaya çalışılmaktadır. 07.04.2017

ENTSO-E’ye bağlanma aşamasının 3 aşamada gerçekleştirilmesi planlanmış ve ilk 2 aşama başarıyla gerçekleştirilmiştir. Deneme işletme dönemi 3. fazının ise 2014 sonbahara kadar tamamlanması planlanmaktadır. Mevcut durumda, Bulgaristan ve Yunanistan ile aylık ihale usulü ile sınırlı olarak ticaret gerçekleştirilmektedir. Tüm aşamalar tamamlandığında günlük olarak ticaretin yapılması planlanmaktadır. Nükleer enerjiden vazgeçme politikalarını uygulayan Avrupa Birliği ülkeleri daha çok yenilenebilir enerji kaynaklarına yatırım yapma politikası sürdürmektedir. Dolayısıyla, Türkiye bölgesindeki enerji potansiyelini de ENTSO-E bağlantısı ile birlik kıtasına aktarmak istemektedir. 07.04.2017

Türkiye iletim hatlarındaki gerçek zamanlı izleme sistemini yaygınlaştırma çalışmalarına devam etmektedir. Ancak dağıtım şebekelerinde ise henüz gerçek zamanlı izleme sistemleri kurulmuş değildir. Dolayısı ile elektrik dağıtım kısmı özelleştirmeleri devam etmekle birlikte kayıp-kaçak oranı dağıtım hatlarında %18 mertebelerindedir. TEİAŞ 2010 verilerine göre Türkiye’deki yıllık iletim kayıp oranı %2,8 iken, SCADA/EMS Ulusal Enerji İzleme Sistemi kurulduktan sonra 2011 verilerine göre iletim kayıp oranı %1,9 seviyesine gerilemiştir. 07.04.2017

Akıllı Şebeke Açısından Türkiye Ulusal Enerji Sistemi Akıllı şebeke uygulamaları, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı koordinatörlüğünde kamu, özel sektör ve sivil toplum kuruluşlarının katılımları ile hazırlanan Enerji Verimliliği Strateji Belgesi’nde(2012-2023); enerji ve güç miktarına göre kademelendirilmiş tarife, çok terimli sayaç ve akıllı şebeke uygulamalarının yapılması olarak belirtilmiştir. EPDK elektrik piyasası mevzuatına göre, tedarik sürekliliği kalitesi ile ticari ve teknik kalitenin denetlenmesi için otomatik izleme sistemlerinin gerekliliği açıkça ortaya konmaktadır. 07.04.2017

TEİAŞ şu anda akıllı şebeke uygulamaları ile ilgili eylemleri -1 ulusal kontrol merkezi (Ankara); -1 acil ulusal kontrol merkezi (Ankara); -9 bölgesel kontrol merkezleri; -200 üzerinden uzaktan terminal birimleri (RTU); ve -Yaklaşık 12 uzaktan kumandalı trafo Aşağıdaki sistemler Türkiye'de akıllı ızgara için iyi umutları sunuyoruz Otomatik sayaç okuma sistemleri (OSOS); •Gözetimli denetim ve veri toplama (SCADA) sistemleri; •Coğrafi bilgi sistemleri (CBS); 07.04.2017

Aşağıdaki sistemler Türkiye'de akıllı ızgara için iyi umutları sunmaktadır. TEİAŞ tarafından gerektiği gibi, 20.000 MW'a kadar yönetme yeteneğine sahip bir rüzgar enerjisi yönetim sistemi; •Birincil ve ikincil rezerv kontrol sistemleri, TEİAŞ tarafından gerektiği gibi; •Veri iletişim sistemleri ve ağ; •Haberleşme kontrol merkezleri; •Rüzgar enerjisi şebeke yönetim sistemleri; •Rüzgar nesil tahmini, rüzgar nesil izleme, statik analiz ve dinamik analiz sistemleri; •Primer ve sekonder frekans kontrol, anlık talep kontrol (yük atma: ne kadar, nasıl, otomatik) ve reaktif güç kontrol sistemleri; •Bir koruma kontrol merkezi; •Güneş enerjisi şebeke yönetim sistemleri; •Güneş nesil tahmini, güneş nesil izleme, statik analiz ve dinamik analiz sistemleri 07.04.2017

Türkiye'de akıllı şebeke altyapı SWOT analizi Güçlü Yönler Zayıf Yönler • Büyük kapasiteli Elektrik iletim hatları ve komşu sistemlerine bağlantıları •AB ve özellikle elektrik sektöründe uluslararası anlaşmalar (deregülasyon ve sektör, yatay entegrasyon, vb liberalleşme), yasal mirasını uygulanmasında kaydedilen ilerleme •Teknolojik değişim ve yenilik için eğilimi •Uluslararası işbirliği projeleri için çalışmalar enerji bakanlığı etkisi •Smart Grid hakkında Politikalar ve Düzenlemeler eksikliği •Smart Grid yaklaşık Tüketici Bilinci eksikliği •Hükümet ve özel sektör arasında Smart Grid Kalkınma için işbirliği •Türkiye'de Smart Grid Teknolojileri Araştırma ve Geliştirme Trendler •Kamu kurum ve kuruluşları arasında işbirliği ve koordinasyon eksikliği Fırsatlar Konular •Ar-Ge programları ve Smart Grid desteklemek için Hükümet tarafından yapılan yatırımlar •Yenilenebilir Enerji kaynaklarının büyümesiyle şebekeden beklenen modernizasyon •Yeni santral inşaatı (termik ve hidro, yenilenebilir, küçük güç santralleri) •Avrupa Birliği üyelik süreci ve uyum çalışmaları •Ana paydaşların ilgi eksikliği örneğin son kullanıcılar •Çok sayıda girişimin üstlenmesi kaos ve koordinasyon eksikliği neden olabilir •Ana paydaşların bireysel eylemlerle uyumlu olmaması •Smart Grid Geliştirme Devlet ve Özel Sektör İşbirlikleri eksikliği •Türkiye'de Smart Grid Teknolojileri Araştırma ve Geliştirme Eğilimler eksikliği •Siber güvenlik akıllı şebeke uygulamaları için üstteki endişe kalır. 07.04.2017

Değerlendirme Daha kaliteli ve sürekli bir enerji tedarik hizmetinin sağlandığı, yenilenebilir enerji kaynakları payının daha da etkin olarak yer aldığı bir enerji sistemi öncelikli hedefler arasındadır. Bu amaçla, yeni enerji üretim merkezleri ile enerji nakil hatları mevcut enterkonnekte sisteme dâhil edilerek elektrik enerji sistemimiz güçlendirilmelidir. Buna paralel olarak akıllı ölçüm ve veri iletimi teknolojilerinin enerji üretimi, iletimi ve özellikle dağıtım sistemlerine entegrasyonu ile elektrik sisteminin daha akıllı hale getirilmesi gereklidir. 07.04.2017

Böylece enerji piyasası koşullarına göre talep adaptasyonu, kesintileri tahmin etme ve arızaları otomatik giderme, dağıtılmış üretim merkezleri olarak rüzgâr, güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının büyük ölçekli planlaması sağlanabilecektir. Akıllı şebeke sisteminin fiziksel olarak kurulması enerji yönetim sistemi için tek başına yeterli değildir. Yasal düzenlemelerin yapılması, yeni teknolojilerin sisteme kolayca uygulanabilmesi, tüketicilerin eğitimi ve kullanım alışkanlıklarının bilinmesi ile sosyal yapı gibi unsurlar da dikkate alınmalıdır. Bu şebeke altyapısının gerçekleştirilmesi belirli bir takvim ve plan dâhilinde sistematik olarak sağlanmalıdır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanan elektrik enerjisinin kalitesi ve arz güvenliği, günümüz ihtiyaçlarının gereksinimlerini karşılamakta henüz yetersiz kalmaktadır. Yenilenebilir enerjinin depolanması hususunda uygun şartlar sağlanamadığı sürece özellikle puant enerji taleplerinde önemli bir destekleyici enerji biriminden ileri gitmesi zordur. 07.04.2017

Akıllı enerji yönetimi, çift yönlü olarak tüketiciden üreticiye ve üreticiden tüketiciye doğru akıllı uygulamalar, akıllı sayaçlar, akıllı istasyonlar, akıllı dağıtım, akıllı iletim ve akıllı üretim zinciriyle birbirlerine bağlı yüksek hızlı haberleşme ağı ile etkin bir sistem gerektirir. Akıllı şebekeler; elektrikli araçlar için şarj istasyonları, yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekeye entegre edilmesi ve tüketicilerin kendi elektriğini üretebilmesi gibi konularda ortaya çıkabilecek sorunların üstesinden gelebilecek hızlı ve güvenilir bir şebeke altyapısına duyulan ihtiyaç için önemli bir çözüm önerisidir… 07.04.2017

Teşekkürler… 07.04.2017